贮箱内液体晃动特性及其力学参数的识别问题

本文研究贮箱内液体晃动的动力学特性及其力学参数的识别问题。首先,以平底圆柱形容器为研究对象进行晃动试验,给出了液体小幅晃动力学特性的一些定性观察结果。然后,建立了晃动液体和运动容器耦合振动的力学模型,通过实测容器作自由衰减运动时的位移信号,分别采用Ibrahim法和广义最小二乘修改的偏差校正法识别液体与容器耦合振动的动力学特性,识别结果与理论分析结果是一致的。根据识别结果,可反推出液体一阶晃动等效动力模型的力学参数,从而为确定复杂流固耦合结构的动力学特性及复杂形状贮箱中液体晃动等效动力模型的力学参数探讨了一种新的有效方法。     

液体晃动试验数据处理的新方法

大型液体火箭在初步设计阶段就要求得到液体推进剂在贮箱内的运动特性,特别是液体运动的最简单、最基本的一阶等效力学模型及相应的阻尼值,以满足控制系统的稳定要求。通常,解决液体晃动问题的途径,是在贮箱内布置防晃挡板来提高液体晃动的阻尼和频率。为此必须通过多次晃动试验来选择挡板形状、尺寸和位置。     

运载火箭贮箱的消旋试验

本文讨论运载火箭双出口贮箱的消旋问题,提出了十字分隔板和圆板消旋器,并通过大模型试验确定其结构尺寸。试验中引入液面波高相似参数,以模拟液体晃动和增压气流对液面冲击的效应。贮箱液体剩余量测量采用称重法,其精度比液位观测法有明显提高。     

火箭贮箱液体晃动等效模型参数的数值仿真方法

基于有限体积VOF方法以及势流体有限单元优势,提出了一种火箭贮箱液体晃动等效模型参数快速而精确的数值计算方法,并用具有解析解的圆柱贮箱模型对该方法的准确性进行了全面的验证。由于该方法不受贮箱外形和内部装置的限制,可用于任意贮箱液体晃动的研究。     

检验液体晃动等效力学模型的两种试验方法

一、引言推进剂晃动是大型液体火箭稳定系统设计的一个基本因素。通常采用便于稳定分析的“弹簧——质量”等效力学模型来研究贮箱中液体运动对火箭的影响。等效力学模型的基本思想是:只保持由液体运动引起的、作用在贮箱上的总力、总力矩和动特性一致,不考虑液体运动特点和作用在贮箱上的压力分布。由于等效力学模型是在理想液体、无挡板、小扰动     

旋转容器中液体小挠度晃动频率的有限元计算

前言在液体火箭贮箱内液体的晃动对全弹的控制和稳定有着重要的影响。为了在设计中充分考虑这一因素,必须对贮箱中液体的晃动频率、势态等有较准确的了解。过去常用的解析方法只能对一些最简单的贮箱形状如圆筒或其等分等,求出精确解。而对于稍微复杂一些的形状,如椭球,就难以求出精确解,只能采用等效圆筒的办法近似求解,有时会产生相当大的     

失重状态下圆环形容器内液体的液面形状分析

航天器在外层空间飞行时处于失重状态,自由液面的张力直接影响其内部液体的静动力学特性。本文分析失重状态下圆环形容器内液体的静止自由液面形状,导出了液面形状的计算公式,并给出了液面位置与液体体积之间的关系式。     

液体作用于贮箱分隔板上的载荷

本文就火箭贮箱中纵向分隔板上的晃动载荷进行理论推导,提供了横截面为圆形和圆环形贮箱中十字形纵向分隔板的晃动载荷计算方法。     

星舰动力特点及再入过程推进剂流动仿真研究

为给新一代可重复使用运载器的研发提供参考,梳理了星舰动力系统的技术特点,并采用限体积法（Volume of fraction, VOF）对再入过程中液氧贮箱三维非定常流动进行了仿真,分析了复杂加速度场下推进剂贮箱内液氧流动特性。仿真结果表明,在星舰再入着陆阶段,贮箱内推进剂发生了低频率（<0.6 Hz）、高幅度（轴向质心偏移高达20%）的晃动;并且贮箱底部推进剂产生了大量夹气现象,这可能会给发动机带来灾难性后果。     

圆柱形贮箱中的液体有效转动惯量及其实验研究

液体有效转动惯量是分析大型液体火箭的运动和动力特性的一个主要参数。本文用解拉普拉斯方程,求解了典型的两端平底、充满液体的圆柱贮箱的液体转动惯量有效系数K_I。并用游丝扭簧实验装置作了实测、实验与分析相当一致。对两种不同布置的椭球底贮箱,给出了实验结果,表明相似性良好,为工程应用提供一种模型件的实测方法,并指出具体实际装有挡板的贮箱结构,液体有效转动惯量,应通过实验研究来解决。     

在局部十字分隔贮箱内液体晃动固有频率的试验研究

本文简介了在局部十字分隔贮箱内液体晃动固有频率的分析和实验结果。对不同激励方位的晃动现象和固有频率特点,作了分析比较,指出了分隔贮箱能提高晃动固有频率,有利于控制系统设计;对两种不同的分隔状况,其过渡区的效应是否同的,并给出了相应的半经验公式。     

组合式贮箱中液体晃动固有频率的实验研究

本文用实验研究方法,确定了由圆锥、椭球、圆环、球、圆柱等组合成的复杂形状贮箱的一阶晃动固有频率。指出可用等效平底方法作近似计算,给出这种计算和实验结果比较,为工程应用提供简便实用的估算方法。     

微重力状态下旋转对称刚性容器中液体晃动阻尼的计算

在文[1]、[2]的基础上,本文用流体力学边界层理论近似计算微重力状态下旋转对称刚性容器中液体的晃动阻尼,方法简单方便实用。最后对圆柱形平底容器中液体的晃动阻尼进行了具体的计算。     

推进剂贮箱液体晃动的仿真研究与验证

应用CFD软件进行了三维液体晃动仿真计算,得出了全部等效动力学模型参数,仿真结果与解析公式或试验结果符合得很好.还通过仿真计算进行了地面试验的相似准则分析,证明CFD对液体晃动仿真研究是可行的.通过仿真分析,可以获取异形贮箱的晃动特性,辅助和指导地面缩比模型晃动试验的进行.     

火箭液体推进剂防晃实验研究

运载火箭的贮箱中的液体推进剂晃动所引起的动力不稳定性是运载火箭设计中的重要问题,利用防晃挡板抑制液体晃动是克服动力不稳定性的有效手段。本文用实验方法研究了半圆形和环形防晃挡板的防晃阻尼效果,给出了不同的挡板尺寸和间距情况下的液体晃动阻尼和液位的关系,其结果可供型号设计使用。文中还研究了防晃挡板的柔性等因素对晃动阻尼的影响。     

粘性流体大幅晃动的ALE有限元模拟

采用有限元法数值求解了具有自由液面大幅移动边界的Navier－Stokes方程。对流体区域采用了任意的拉洛朗一欧拉（ALE）运动学描述，网格结点可以任意移动而不依赖于流体的运动，结合了拉格朗目描述易于处理移动边界与区域变形的优点和欧拉描述可克服单元缠结的优点，提出了简单合理的网格更新方法，能精确地跟踪运动的自由液面。为了更精确地处理强对流项的作用，采用了迎风流线Petrov－Galerkin（SUPG）加权余量法建立有限元方程。算例表明本方法对贮箱内流体的非稳态大幅晃动过程的数值模拟非常成功。     

球筛型火箭贮箱消能器结构设计及优化

本文针对某飞行器贮箱工作环境与减速增压需求,设计了球筛型火箭贮箱消能器,并对内部结构形式进行了优化改进。本文首先对高速气体经过消能器结构的减速过程进行了理论分析,理论分析的过程指导了有限体积法进行流场数值计算方法,利用实验验证了仿真分析方法的可靠性,使之成为消能器结构优化设计的依据。根据仿真分析与实验研究经验,提出了优化设计方案,最终结果表明,经过本文优化设计的消能器,在满足箱内空间要求的前提下,提高了减速效率。     

取代液体对运载火箭试验动特性的影响

本文首先论述了目前解决液固耦合振动的几种主要的数值方法,分析了各种方法的优点与不足。其中建立液体单元,从而构造比较协调的液固组合单元的方法,是解决液固耦合效应十分有效可取的方法。文中详细推导了三维等参液体单元的特性矩阵公式及其有限元静、动力平衡方程。利用三维等参液体元和固体壳元的组合有限元模型对某箭第三级共底双贮箱进行了有限元分析计算,求得了真实液体燃料和试验取代液体对频率、振型及振型斜率的影响。最后得出结论:完全可以用取代液体代替真实液体燃料进行动特性试验,得到的振型和斜率是可信的。